在长期营建的过程中,地域性传统建筑为了适应区域气候,会自发地形成一系列朴素而有效的建造策略。在化石能源短缺,建筑能耗巨大的今天,借助传统建筑的生态智慧,被动式地调节建筑热环境,对削减能耗具有迫切的现实意义。青岛总督官邸旧址作为接近于青岛现代建筑原型的个体,具有独特的历史意义和生态价值。重新挖掘总督官邸仍有生命力的建造智慧,研究它的热、风和光环境,量化分析建筑对气候的适应性营造技术,以期为现代建筑的被动式节能设计提供一种思路。研究从建筑技术方面出发,通过建筑调研、实地测量、建模模拟、定量分析等工作的结合,提炼总督官邸的室内热环境调节方法、通风技术及采光方式。主要研究工作如下:(1)总督官邸旧址原始资料的调研。梳理分析总督官邸旧址相关的基础背景知识,对官邸的历史沿革、建筑概况、建造过程进行调研,概述青岛的气候特点和它对传统民居的影响,总结青岛居住建筑的气候适应性设计策略。(2)对总督官邸室内热环境的研究。通过实地调研和现场实测,记述总督官邸的结构形式和细部构造,并以细部详图的形式说明了官邸外围护结构的砖石砌筑墙体、西式粘土瓦屋顶、木地面、楼面和门窗的具体做法和构造,根据现行规范计算围护结构各部分的传热系数。在此基础上结合局部实测数据,运用Ecotect Analysis生态分析软件全面模拟计算总督官邸的围护结构得热失热情况、室内温度变化和年采暖制冷能耗值,并选取与官邸等同节能标准的粘土多孔砖复合保温结构作为参照建筑,比较分析计算得到的各项热工指标,量化地分析官邸的节能性能。同时对青岛德租时期建筑中常见的外廊的遮阳作用进行量化分析,通过不同廊宽对遮蔽太阳辐射和热缓冲能效的对比得出适宜的廊道尺度范围。最后利用Weather Tool工具结合青岛气候特点对被动式设计策略进行分析,把增强围护结构保温蓄热性能作为官邸主要的改善措施。根据相关研究成果提出一种无隔汽层的纸纤维素结合灰浆的复合室内保温体系,将其应用于总督官邸的保温整建中,通过模拟计算分析这种策略的节能性,希望对同时期相似构造的历史建筑的生态改造提供一定参考。(3)对总督官邸风环境的研究。通过实测和CFD模拟手段,对官邸室外风环境夏季和冬季的典型工况进行了模拟,以室外平均风速、最大风速和风压值为评价指标来定量分析官邸的室外风环境。同时探讨官邸周围高大树木对室外风环境的影响并提供了植被布置的优化策略。然后分层模拟官邸室内夏季工况的风环境,以平均风速、最大风速和空气龄为评价指标,逐层对官邸室内的通风状况进行分析。阐释位于建筑东端的花房热压通风的原理,量化分析花房纵向的风速分布及其对相邻房间通风的影响。通过对官邸室外群组布局通风、建筑单体组织通风和建筑细部通风的数值模拟和局部实测,提炼建筑中有利于通风的特色空间及空间组合体系,归纳它们改善室内通风的作用机理。(4)对总督官邸光环境的研究。实测官邸主要功能房间的室内外照度、窗地比等指标,计算房间的采光系数以分析室内的天然采光状况。建立总督官邸光环境模拟模型,分别计算在夏至、冬至的全阴天状况下,官邸每层的采光系数和室内的照度和亮度值,以全面了解官邸室内的天然采光情况。并且对官邸内不同形态德式窗的采光实效进行对比,探讨外廊对建筑天然采光的影响。(5)总督官邸气候适应性经验的现代启示。总督官邸提高室内舒适度的生态设计策略为现代建筑提供了朴素而有效的启示,在量化数据的分析和支撑下,将传统的营造经验与现代技术、构造和材料相结合,为现代建筑的能耗问题提供一种解决方案。